Biên soạn: PGS.TS Nguyễn Chiến
?1.1 Phân loại đập và các yêu cầu thiết kế
I. Phân loại đập
Trong chương này trình bày các kiến thức về đập bêtông trọng lực trên nền đá. Đập
trọng lực là loại đập có khối lượng lớn và được duy trì ổn định nhờ trọng lượng bản thân
đập. Có thể phân loại đập theo nhiều cách khác nhau.
1. Theo chiều cao đập. Chiều cao đập và loại nền là một trong các tiêu chuẩn dùng để
phân cấp đập và công trình đầu mối.
Theo tài liệu của thế giới, đập thường phân thành:
a. Đập cao: có chiều cao Hđ ³ 70m;
b. Đập cao trung bình: 30m Ê Hđ < 70m.
c. Đập thấp: Hđ Ê 30m.
Theo Nghị định 209/2004/NĐ-CP, cấp của đập bêtông trên nền đá như sau:
- Đập cấp đặc biệt : Hđ > 150m.
- Đập cấp I: 100m Ê Hđ < 150m.
- Đập cấp II: 50m Ê Hđ < 100m.
- Đập cấp III: 15m Ê Hđ < 50m.
- Đập cấp IV: Hđ < 15m.
2. Theo kết cấu mặt cắt ngang đập, có các loại:
a. Đập trọng lực đặc (hình 1 - 1a);
b. Đập trọng lực khe rỗng (hình 1 - 1b);
c. Đập trọng lực có khoét lỗ lớn ở sát nền (hình 1 - 1c);
d. Đập có neo vào nền (hình 1 - 1d).
321 trang |
Chia sẻ: hoang10 | Lượt xem: 586 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tìm hiểu Đập bê tông và bê tông cốt thép, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
www.Phanmemxaydung.com
9
Đập bê tông và
bê tông cốt thép
www.Phanmemxaydung.com
9
Đập bê tông và
bê tông cốt thép
www.Phanmemxaydung.com
10
Chương 1. Đập bêtông trọng lực
Biên soạn: PGS.TS Nguyễn Chiến
1.1 Phân loại đập và các yêu cầu thiết kế
I. Phân loại đập
Trong chương này trình bày các kiến thức về đập bêtông trọng lực trên nền đá. Đập
trọng lực là loại đập có khối lượng lớn và được duy trì ổn định nhờ trọng lượng bản thân
đập. Có thể phân loại đập theo nhiều cách khác nhau.
1. Theo chiều cao đập. Chiều cao đập và loại nền là một trong các tiêu chuẩn dùng để
phân cấp đập và công trình đầu mối.
Theo tài liệu của thế giới, đập thường phân thành:
a. Đập cao: có chiều cao Hđ ³ 70m;
b. Đập cao trung bình: 30m Ê Hđ < 70m.
c. Đập thấp: Hđ Ê 30m.
Theo Nghị định 209/2004/NĐ-CP, cấp của đập bêtông trên nền đá như sau:
- Đập cấp đặc biệt : Hđ > 150m.
- Đập cấp I: 100m Ê Hđ < 150m.
- Đập cấp II: 50m Ê Hđ < 100m.
- Đập cấp III: 15m Ê Hđ < 50m.
- Đập cấp IV: Hđ < 15m.
2. Theo kết cấu mặt cắt ngang đập, có các loại:
a. Đập trọng lực đặc (hình 1 - 1a);
b. Đập trọng lực khe rỗng (hình 1 - 1b);
c. Đập trọng lực có khoét lỗ lớn ở sát nền (hình 1 - 1c);
d. Đập có neo vào nền (hình 1 - 1d).
Hình 1-1. Kết cấu mặt cắt ngang đập bêtông trọng lực
(b) (c)(a)
(d)
www.Phanmemxaydung.com
11
a) Đập đặc; b) Đập có khe rỗng; c) Đập có khoét lỗ lớn ở sát nền; d) Đập có neo vào nền.
3. Theo chức năng của đập:
a. Đập trọng lực không tràn: Đập có chức năng chắn nước, không cho nước tràn qua
(hình 1- 1).
b. Đập trọng lực tràn nước: đập có chức năng vừa chắn dâng nước, vừa cho tràn nước
qua. Có thể phân biệt:
- Đập tràn mặt: tràn tự do hoặc có cửa van (hình 1 - 2a).
- Đập có lỗ xả sâu: lỗ xả ở lưng chừng, hoặc dưới đáy đập (sát nền), hình 1 - 2b.
- Đập kết hợp tràn mặt và xả sâu (hình 1 - 2c).
Hình 1 - 2. Các hình thức đập trọng lực tràn nước
a- Tràn mặt; b- Xả sâu; c-Kết hợp tràn mặt + xả sâu.
4. Theo dạng bố trí đập trên mặt bằng
Đập bêtông thường là loại kết hợp các đoạn đập tràn và không tràn trên cùng một
tuyến. Tuỳ theo điều kiện địa hình, địa chất và yêu cầu mở rộng diện tràn nước, có thể bố trí
tuyến đập theo các dạng sau:
a. Đập tuyến thẳng: khi địa chất nền cho phép, và khi chiều dài tuyến đủ để bố trí đoạn
tràn nước.
b. Đập tuyến cong, sử dụng khi:
- Địa chất nền có chỗ yếu, không cho phép bố trí tuyến thẳng;
- Cần mở rộng diện tràn (bố trí tuyến cong lồi về thượng lưu).
c)
a)
H
o
b)
www.Phanmemxaydung.com
12
II. Các yêu cầu thiết kế đập
Khi thiết kế đập bêtông trọng lực, phải tuân theo đầy đủ các yêu cầu về kỹ thuật và
kinh tế, cơ bản như sau:
1. Đập phải thoả mãn các nhiệm vụ thiết kế đặt ra (dâng nước, tràn nước, lợi dụng tổng
hợp).
2. Đập phải đảm bảo ổn định trong mọi điều kiện thi công, quản lý khai thác và sửa
chữa.
3. Đập phải đủ độ bền, chống các tác động phá hoại của ngoại lực, tải trọng nhiệt, biến
hình nền và ảnh hưởng của môi trường, đảm bảo tuổi thọ theo quy định.
4. Bố trí mặt bằng và kết cấu đập phải thoả mãn các điều kiện thi công, quản lý vận
hành, sửa chữa, đảm bảo mỹ quan.
5. Đập phải có tính hiện đại, áp dụng các công nghệ thiết kế, thi công và quản lý tiên
tiến phù hợp với điều kiện tại chỗ và xu hướng phát triển của địa phương.
6. Giá thành đập phải hợp lý, phù hợp với nhiệm vụ của nó và với các điều kiện tại nơi
xây dựng.
1.2 Bố trí đập bêtông trọng lực trong cụm đầu mối
Trong cụm công trình đầu mối thường có đập dâng, đập tràn và các công trình khác để
thoả mãn điều kiện khai thác công trình và bảo vệ môi trường (cống lấy nước, nhà máy thuỷ
điện, âu thuyền hay công trình nâng tàu, đường thả bè, đường cá đi, công trình phục vụ du
lịch...).
Với đập bêtông trên nền đá, thường kết hợp đập dâng và đập tràn trên cùng một tuyến.
Đập tràn thường bố trí ở đoạn lòng sông để tránh làm biến đổi quá nhiều đến điều kiện nối
tiếp dòng chảy ở hạ lưu so với khi chưa có đập, còn phần đập không tràn thường bố trí ở 2
đầu tuyến, nơi tiếp giáp với bờ.
Hình 1.3. Ví dụ về bố trí mặt bằng đập bêtông trên nền đá.
1- Đập không tràn; 2- Tràn mặt; 3- Xả đáy; 4- Cống lấy nước.
Điều kiện địa chất đóng một vai trò quan trọng trong việc bố trí mặt bằng. Nói chung,
khi bố trí đập trong cụm công trình đầu mối cần thoả mãn các điều kiện sau đây:
1 32
1
4
www.Phanmemxaydung.com
13
1. Chọn tuyến đập có địa chất nền và 2 vai tốt, tránh các vị trí nứt gẫy hoặc mềm yếu
cục bộ, phải xử lý phức tạp.
2. Khi các tuyến có điều kiện địa chất như nhau, nên chọn tuyến đập thẳng, nơi
lòng sông thu hẹp để giảm khối lượng công trình. Chỉ trừ trường hợp cần mở rộng diện
tràn nước thì mới làm tuyến đập cong lồi lên thượng lưu.
Cũng có thể chọn tuyến đập gãy khúc khi phải né tránh các vùng có địa chất yếu cục
bộ.
3. Bố trí đập tràn phải phù hợp với điều kiện tháo lưu lượng thi công và phương pháp
thi công.
4. Khi trên cùng một tuyến có bố trí nhiều hạng mục khác nhau (đập tràn, nhà máy
thuỷ điện, âu thuyền...) cần phải phân tích để chọn vị trí đặt thích hợp cho từng hạng mục để
giảm nhỏ ảnh hưởng của việc tháo lũ qua tràn đến sự làm việc bình thường của các hạng
mục công trình khác. Trong nhiều trường hợp, cần bố trí tường ngăn cách đủ dài ở hạ lưu để
thoả mãn yêu cầu này.
5. Khi tháo lũ thiết kế, cần huy động đến khả năng tháo một phần lưu lượng lũ qua các
công trình khác trong cụm đầu mối như nhà máy thuỷ điện, âu thuyền, đường thả bè...
Ngoài ra cũng có thể xem xét khả năng cho tràn nước trên đỉnh nhà máy thuỷ điện.
Lưu lượng cần xả qua đập tràn được xác định như sau:
Qtr = Qth - aQ0, (1-1)
trong đó:
Qth - lưu lượng cần tháo, xác định theo kết quả tính toán điều tiết lũ;
Q0 - tổng khả năng tháo qua các công trình khác như trạm thủy điện, cống lấy nước, âu
thuyền, đường thả bè...
a - hệ số lợi dụng các công trình khác để tháo lũ, có thể lấy a = 0,75 - 0,90 (xét đến
trường hợp không phải tất cả các tổ máy thuỷ điện đều làm việc, các cửa van xả có thể bị sự
cố cửa van...).
6. Khi bố trí mặt bằng đập, cần nghiên cứu tổng thể bài toán nối tiếp dòng chảy ra hạ
lưu trong điều kiện khai thác bình thường và khi tháo lũ, để đảm bảo điều kiện không xói lở
bờ và đáy lòng dẫn ở hạ lưu.
1.3. Mặt cắt đập bêtông trọng lực
I. Các yêu cầu khi tính toán mặt cắt đập
1. Điều kiện ổn định:
Đập phải đảm bảo điều kiện ổn định chống trượt:
Kt ³ Kcp, (1-2)
trong đó:
Kt - hệ số an toàn ổn định chống trượt (xem 1.4);
www.Phanmemxaydung.com
14
Kcp - hệ số an toàn ổn định cho phép, phụ thuộc vào cấp của đập và tổ hợp tải trọng, xác
định theo tiêu chuẩn hiện hành.
Khi tính đập theo trạng thái giới hạn, trị số Kcp có thể xác định theo công thức:
,
m
kn
K nccp = (1-3)
trong đó:
nc - hệ số tổ hợp tải trọng; nc = 1,0 với tổ hợp tải trọng cơ bản; nc=0,9 với tổ hợp tải
trọng đặc biệt và nc = 0,95 với tổ hợp tải trọng thi công, sửa chữa.
kn - hệ số tin cậy, phụ thuộc vào cấp công trình, tra theo tiêu chuẩn hiện hành.
m - hệ số điều kiện làm việc. Đối với đập bêtông trọng lực trên nền đá, trị số m lấy như
sau:
+ Khi mặt trượt đi qua các khe nứt trong đá nền: m = 1,0.
+ Khi mặt trượt đi qua mặt tiếp xúc giữa bêtông và đá hoặc đi trong đá nền có một
phần qua các khe nứt, một phần qua đá nguyên khối: m = 0,95.
2. Điều kiện cường độ
- ứng suất nén lớn nhất ở mép đập không được vượt quá khả năng chịu nén của vật liệu hoặc
của nền:
N1 Ê Rn, (1-4)
trong đó: Rn - cường độ chịu nén tính toán của vật liệu hoặc nền.
- Tại mép đập, đặc biệt ở mép thượng lưu khi hồ đầy nước không cho phép phát sinh ứng
suất kéo:
N’2 ³ 0, (1-5)
trong đó: N2’ - ứng suất chính nhỏ nhất tại biên thượng lưu đập (ứng suất nén mang dấu
dương, còn ứng suất kéo mang dấu âm).
Trong những điều kiện nhất định, cho phép phát sinh ứng suất kéo, nhưng trị số tuyệt
đối của nó không được vượt quá cường độ chịu kéo của vật liệu hay nền:
,R'N k2 < (1-6)
trong đó: Rk là cường độ chịu kéo tính toán của vật liệu hay nền.
3. Điều kiện kinh tế: mặt cắt đập phải có diện tích nhỏ nhất sau khi đã thoả mãn 2
điều kiện trên.
4. Điều kiện sử dụng: mặt cắt đập còn cần phải thoả mãn các yêu cầu trong sử dụng,
vận hành như cần có đường giao thông trên đỉnh đập, có đường hầm trong thân đập để đi lại
kiểm tra, sửa chữa, đặt các thiết bị quan trắc thí nghiệm, bố trí các hành lang thoát nước...
Ngoài ra, còn phải lưu ý đến việc tạo dáng kiến trúc đẹp của công trình.
Để thoả mãn yêu cầu nêu trên, khi thiết kế mặt cắt ngang đập thường tiến hành theo 2
giai đoạn:
1. Giai đoạn xác định mặt cắt cơ bản: dựa vào các yêu cầu ổn định, ứng suất, kinh tế
tiến hành tính toán chọn mặt cắt cơ bản của đập.
www.Phanmemxaydung.com
15
2. Giai đoạn xác định mặt cắt thực dụng: theo các yêu cầu về sử dụng như giao thông,
dẫn tháo nước, kiểm tra, sửa chữa.... mà bố trí thêm các phần cấu tạo đỉnh đập, các đường
ống tháo, lấy nước trong thân đập, hệ thống đường hầm và hành lang trong thân đập, bộ
phận nối tiếp với hạ lưu của đập tràn...
Sau khi đã tu chỉnh, thêm bớt các bộ phận trên đập, cần tiến hành tính toán ổn định và
phân tích ứng suất để kiểm tra điều kiện bền của đập.
II. Tính toán mặt cắt cơ bản của đập
1. Hình dạng mặt cắt cơ bản
Mặt cắt cơ bản của đập bêtông trọng lực có nhiều dạng như trên hình 1-4.
Hình 1-4. Các dạng mặt cắt cơ bản của đập bêtông trọng lực
a. Mặt cắt ngang đập có dạng hình tam giác có hệ số mái thượng lưu là m1, hạ lưu là
m2 (hình 1-4a). Đây là dạng cổ điển nhất của mặt cắt đập, nó phù hợp với tình hình chịu lực
của đập (áp lực nước xô ngang cũng có biểu đồ phân bố dạng tam giác). Việc chọn m 1 ạ 0
nhằm lợi dụng thêm một phần trọng lượng nước đè lên mái thượng lưu làm tăng thêm ổn định
cho đập.
b. Mặt cắt ngang đập dạng đa giác (hình 1-4 b, c, d, e): tuỳ theo các điều kiện chịu lực
cụ thể (cao trình bùn cát, mực nước hạ lưu, áp lực sóng gió...) mà có thể sử dụng một trong
các dạng này để tăng tính hợp lý (tận dụng hết khả năng chịu lực của vật liệu tại mỗi mặt
cắt, giảm khối lượng đập...). Dạng mặt cắt trên hình 1-4b là khá hợp lý, được sử dụng nhiều
nhất, dễ bố trí kết hợp giữa phần đập tràn và không tràn, thuận tiện cho việc bố trí bệ đặt
lưới chắn rác và cửa van của ống tháo nước dưới sâu.
2. Xác định mặt cắt kinh tế (mặt cắt cơ bản) của đập không tràn
a. Mặt cắt dạng tam giác, h2 ạ 0: Với các đập có chiều cao không lớn, có thể sơ bộ xác
định nhanh mặt cắt kinh tế theo các biểu đồ lập sẵn tham khảo trong quy phạm Liên Xô
CH123-60 (hình 1-5). Các biểu đồ này được thiết lập dựa trên các giả thiết sau:
- Mặt cắt đập dạng tam giác có hệ số mái thượng lưu là m1, hệ số mái hạ lưu là m2;
h
Hm
1
(e)(d)
m
1
(b)(a)
2
m
m
1
2
m
2
m
2
m
m
'2
(c)
m'm
1
2
www.Phanmemxaydung.com
16
- Mực nước thượng lưu ngang đỉnh của tam giác; chiều sâu nước thượng lưu là h1, chiều sâu
nước hạ lưu là h2;
- Trọng lượng riêng của bêtông: g1 = 2,4 x 10
4 N/m3; của nước g = 1,0 x 104 N/m3.
- Có xét đến cả áp lực đẩy nổi và áp lực sóng.
Biểu đồ này là kết quả tính toán cho nhiều đập với các tham số biến đổi là trị số h2/h1,
ứng suất nén lớn nhất khống chế ở mép thượng lưu N1’, hệ số mái thượng lưu m1, chỉ tiêu
kháng cắt của nền và hệ số an toàn cho phép fc/Kcp. Kết quả tính toán sẽ xác định được hệ số
mái hạ lưu m2 hợp lý, thoả mãn các điều kiện ổn định, cường độ và kinh tế.
Hình 1-5. Biểu đồ dùng để sơ bộ chọn mặt cắt kinh tế đập dạng tam giác.
Trong biểu đồ, trị số fc là chỉ tiêu kháng cắt của nền:
,
σ
ctgfc +j= (1-7)
trong đó tgj và c là các đặc trưng chống cắt: tgj được xem như hệ số ma sát, còn c như là
lực dính đơn vị trên mặt bị cắt; s - trị số ứng suất nén trung bình ở đáy đập, khi xét cho
1 đơn vị chiều dài đập (bài toán phẳng), ta có: s = SP/B, với SP - tổng lực đứng, B - bề
rộng đáy mặt cắt.
Trị số ứng suất nén lớn nhất ở biên thượng lưu N1’ được khống chế (có dự trữ an toàn)
bằng các trị số 1,1gh1 á 0,2gh1. Nếu trị số thực tế nằm giữa các khoảng này thì có thể dùng phép
nội suy để xác định trị số (m1 + m2) cần thiết.
s2p
s2p
s2p
s
2p
s
2p
s
2p
s
2p
s2p
s2p
s2p s2p
s2p
s2p
s2p
s
2p
h1
h2
m=m +m1 2
c
cp
www.Phanmemxaydung.com
17
Ví dụ: một đập có h1 = 60 m; h2 = 6 m; ứng suất nén lớn nhất ở mặt thượng lưu khống chế
không lớn hơn 0,25gh1 (tức 15 x 10
4 N/m2), trị số tgj = 0,62; c = 20 x 104 N/m2; s = 70 x 104
N/m2; fc = tgj + c/s = 0,91; Kcp = 1,21; fc/Kcp = 0,75. Tra biểu đồ ứng với h2 = 0,1h1
được: m1 = 0; m1 + m2 = 0,69, tức m2 = 0,69.
b. Mặt cắt dạng tam giác, h2 = 0
Trường hợp này, có thể tính trực tiếp bề rộng đáy đập B theo chiều cao đập h1 tương
ứng với các điều kiện ứng suất và ổn định như sau:
- Điều kiện cường độ: khống chế ứng suất theo phương thẳng đứng tại mép biên thượng
lưu đế đập khi hồ đầy nước sy’ = 0 sẽ giải ra được:
B =
1
1
1
αn)2n(n)1(
γ
γ
h
--+-
, (1-8)
trong đó:
g1 - trọng lượng riêng của vật liệu thân đập;
g - trọng lượng riêng của nước;
a1 - hệ số cột nước thấm còn lại sau màn chống thấm;
n - tỷ lệ giữa chiều dài hình chiếu bằng của mái đập thượng lưu so với toàn bộ bề rộng
đáy đập B.
Quan hệ giữa n và hệ số mái thượng lưu m1 như sau:
n = m1. B
h1 (1-9)
Trong thực tế thường chọn trị số m1 ³ 0 vì, nếu m1 < 0 thì sẽ khó khăn trong việc bố trí
thi công mặt thượng lưu đập và đập “chúi về thượng lưu” như vậy thì sẽ sinh ứng suất kéo ở
mép hạ lưu khi hồ chưa tích nước (mới thi công xong), hoặc khi mực nước hồ rút xuống
thấp nhất (thời kỳ khai thác).
Trong trường hợp m1 = 0 (tức n = 0), ta có:
B =
1
1
1
α
γ
γ
h
-
. (1-10)
Khi đó, hệ số mái hạ lưu của mặt cắt đập là:
m2 =
1
1 α
γ
γ
1
-
. (1-11)
- Điều kiện ổn định. Từ việc khống chế hệ số an toàn về ổn định K = Kcp, rút ra
được công thức xác định bề rộng đáy đập theo điều kiện ổn định như sau:
www.Phanmemxaydung.com
18
B =
ữữ
ứ
ử
ỗỗ
ố
ổ
a-+
g
g
1
1
c
1cp
nf
hK
. (1-12)
trong đó: fc - hệ số kháng cắt của mặt tiếp xúc giữa đập và nền, xác định theo tài liệu khảo
sát địa chất nền; trị số Kcp xác định theo (1-3); các ký hiệu khác như đã nêu trên.
Trong thiết kế, chọn B theo trị số lớn trong 2 kết quả tính theo (1-8) và (1-12).
Với nền đá có hệ số kháng cắt fc nhỏ thì trị số B theo điều kiện ổn định sẽ lớn hơn
nhiều so với điều kiện ứng suất. Khi đó nên chọn n thiên lớn nhằm lợi dụng trọng lượng
khối nước trên mái để tăng ổn định cho đập. Tuy nhiên, mái thượng lưu quá thoải sẽ không
có lợi cho việc khống chế ứng suất kéo ở mép thượng lưu đập. Trị số giới hạn của n thoả
mãn đồng thời 2 điều kiện cường độ và ổn định (công thức 1-8 và 1-12) tìm được từ phương
trình sau:
13)(10α
f
K
α2α
f
K
γ
γ
γ
γ
nα
f
K
22
f
K
γ
γn
f
K
1
12
2
cp
112
2
cp1
2
1
12
2
cp
2
2
cp12
2
2
cp
-=
ỳ
ỳ
ỷ
ự
ờ
ờ
ở
ộ
ữ
ữ
ứ
ử
ỗ
ỗ
ố
ổ
++ữ
ữ
ứ
ử
ỗ
ỗ
ố
ổ
+-ữữ
ứ
ử
ỗỗ
ố
ổ
+
+
ỳ
ỳ
ỷ
ự
ờ
ờ
ở
ộ
ữ
ữ
ứ
ử
ỗ
ỗ
ố
ổ
+-ữ
ữ
ứ
ử
ỗ
ỗ
ố
ổ
++ữ
ữ
ứ
ử
ỗ
ỗ
ố
ổ
+
c. Mặt cắt dạng đa giác:
Cách tính toán sau đây giành cho dạng mặt cắt trên hình 1-4b. Cần xác định các đại
lượng x, m1, m2 sao cho mặt cắt đập đồng thời thoả mãn các điều kiện cường độ, ổn định và
có diện tích nhỏ nhất. Việc tính toán tiến hành theo các bước sau:
- Giả thiết một loạt các trị số x, ví dụ x = 0; 0,1; 0,2;...
-Với mỗi trị số x, lại giả thiết nhiều trị số m1. Dựa vào yêu cầu ổn định chống trượt Kt =
Kcp tính được số m2 tương ứng, tức lập được quan hệ m2 = f(m1) như trên hình 1-6a.
Hình 1-6. Các biểu đồ để xác định mặt cắt kinh tế dạng đa giác
a) Các đường quan hệ A ~ m1, m2 ~ m1, N1’ ~ m1 ứng với một giá trị x.
b) Biểu đồ chọn trị số x của mặt cắt kinh tế.
O
C
A
A
a)
1m
Kt
x x
minA
A
b)
www.Phanmemxaydung.com
19
- ứng với mỗi cặp (m1, m2) của bước trên, tiến hành tính toán ứng suất chính ở mép
biên đập và lập quan hệ N1’ = f(m1), xem hình 1-6a.
- Cũng với mỗi cặp m1, m2 đó, tính được diện tích A của mặt cắt cơ bản và thiết lập
đường quan hệ A = f(m1); xem hình 1-6a.
- Dựa vào các đường quan hệ trên hình 1-6a, chọn được một cặp trị số m1, m2 (ứng với
một giá trị của x) vừa thoả mãn yêu cầu ổn định, cường độ và cho diện tích mặt cắt đập nhỏ
nhất A (ứng với điểm C trên trục 0m1, hình 1-6a).
- Với các trị số x khác cũng lặp lại các bước tương tự. Cuối cùng lập được quan hệ A ~
x như trên hình 1-6b. Từ quan hệ này xác được điểm Amin và tìm được trị số x tương ứng.
Truy ngược lại các kết quả tính ở các bước trên, ta xác định được các trị số m1, m2 của mặt
cắt kinh tế.
III. Xác định mặt cắt thực tế của đập trọng lực
1. Đập không tràn
a. Cao trình đỉnh đập: Với đập không tràn, cần đảm bảo để sóng do gió từ hồ chứa
không vượt qua đỉnh, với một độ dự trữ cần thiết. Cao trình đỉnh đập xác định theo các công
thức sau đây.
Zđ1 = MNDBT + Dh + hs + a; (1-14)
Zđ2 = MNLTK + Dh’ + hs’ + a’; (1-15)
trong đó:
MNDBT - mực nước dâng bình thường trong hồ;
MNLTK - mực nước lũ thiết kế;
Dh, Dh’ - độ dềnh của tâm sóng trên mực nước tính toán, tính tương ứng với gió lớn
nhất Vp% và gió bình quân lớn nhất Vbqmax.
hs,hs’ - độ cao lớn nhất của đỉnh sóng khi gặp vật chắn thẳng đứng, tính tương ứng với
Vp% và Vbqmax như đã nêu trên.
a, a’ - các chiều cao dự trữ, phụ thuộc vào cấp công trình, xác định theo quy phạm.
Cao trình đỉnh đập được chọn là trị số max (Zđ1, Zđ2). Ngoài ra, còn cần đảm bảo mực
nước lũ kiểm tra không vượt quá đỉnh đập, tức:
Zđ ³ MNLKT. (1-16)
b. Chiều rộng đỉnh đập. Chiều rộng mặt đỉnh đập b xác định theo điều kiện thi công,
theo yêu cầu sử dụng đỉnh đập làm đường cho người và xe cộ qua lại trong thời kỳ khai
thác, và cho các mục đích khác nếu có. Nói chung mặt đập không được nhỏ hơn 2 mét.
Ngoài ra, hai bên mặt đỉnh đập cần bố trí hệ thống lan can phòng hộ, các cột đèn chiếu sáng
v.v...
c. Bố trí hệ thống hành lang trong thân đập. Hệ thống này bao gồm các hành lang dọc
và ngang thân đập để đi lại kiểm tra sự làm việc của các giếng tiêu nước và trạng thái
bêtông thân đập, đặt các đường ống, các thiết bị đo kiểm tra, để tiến hành phun xi măng vào
các khớp nối, để thi công màn chống thấm dưới nền, và để tiến hành các công tác phục hồi
sửa chữa sau này.
www.Phanmemxaydung.com
20
Theo chiều cao đập, các tầng hành lang cần bố trí cách nhau 15 - 20m. Các tầng được liên
thông với nhau bởi hàng lang chạy vòng theo mặt nền, từ bờ trái sang bờ phải. Về nguyên
tắc, phải thiết kế hành lang dọc thấp nhất cao hơn mực nước kiệt hạ lưu để đảm bảo việc
tháo nước tự chảy. Trong trường hợp mực nước kiệt hạ lưu khá cao, phải đặt hành lang thấp
hơn thì cần dự kiến việc bơm thoát nước ra.
Hình 1-7. Bố trí hệ thống hành lang trong thân đập
a) Cắt ngang đập; b) Cắt dọc đập; c) Các dạng mặt cắt hành lang
Khoảng cách bt từ mặt cắt thượng lưu đập đến mặt thượng lưu của hành lang dọc cần
lấy không nhỏ hơn 2m và thoả mãn điều kiện:
bt ³
cpJ
h
,
trong đó:
h - cột nước tính đến cao trình đáy hành lang;
J - gradien cột nước cho phép của bêtông đập.
Đối với đập trọng lực thường lấy Jcp = 20. Điều này không áp dụng đối với đập có lớp
chống thấm ở mặt chịu áp.
Kích thước của các hành lang thường chọn như sau:
* Đối với hành lang tập trung nước, kiểm tra, bố trí thiết bị đo và các loại đường ống:
- Chiều rộng: bh ³ 1,2 m;
- Chiều cao: hh ³ 2,0 m.
* Đối với hành lang phụt vữa ở gần nền, kích thước của nó cần chọn sao cho thoả mãn
điều kiện đặt, vận hành và di chuyển máy khoan phụt, thường chọn như sau:
- Chiều rộng: bh ³ 2 á 2,5 m;
c)
1 2
A
1
ll
a)
3 4
b)
h
www.Phanmemxaydung.com
21
- Chiều cao: hh ³ 3 á 3,5 m.
Các yêu cầu khác về cấu tạo xem ở Đ1-7.
2. Đập tràn nước
Mặt cắt thực tế của đập tràn cũng được chọn xuất phát từ mặt cắt cơ bản, có thêm bớt
một số phần cho phù hợp v